JP7400304B2 - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置 - Google Patents
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Description
A1.液体吐出装置および液体吐出ヘッドの構成:
図1は、第1実施形態の液体吐出装置100を示す説明図である。液体吐出装置100は、液体であるインクを媒体PMに吐出するインクジェット方式の印刷装置である。液体吐出装置100は、インクを貯留する液体容器14を取りつけられ、媒体PMをセットされることができる、液体吐出装置100は、液体容器14内のインクを、媒体PMに向けて吐出することができる。液体吐出装置100は、制御ユニット20と、搬送機構22と、移動機構24と、液体吐出ヘッド26と、を備える。
A2-1.本実施形態の液体吐出ヘッドの動作:
図7は、各圧電素子38に接続される個別の電極53と、各圧電素子38の共通の第3電極51と、各圧電素子38に対応する圧力室Chとを示す平面図である。図7は、個別の電極53と共通の第3電極51と各圧力室Chとの関係を示すための図であり、各構成の実際の寸法および形状を反映するものではない。たとえば、図7に示されている駆動IC26Dは、図7に示された位置に駆動IC26Dが存在することを表すものではなく、個別の電極53に対して、駆動IC26Dによって、図7に示した側から電位が付与されることを表す。なお、第3電極51に対しては、電圧生成回路23によって、X方向の両側から電位が付与される。
共通の電極のうち個別の電極53と向かい合う各部分を分断する分断部51tを備えていない(図5~図7参照)液体吐出ヘッド26CPを用いて比較例を説明する。比較例において、まず1つの電極531のみがONされた場合について説明し、次に複数の個別の電極53すべてがONされた場合について説明する。
図12は、比較例の液体吐出ヘッド26CPにおける個別の電極53と、共通の第3電極51CPと、圧力室Chとを示す平面図である。図12は、各構成の実際の寸法および形状を反映するものではない。液体吐出ヘッド26CPは、共通の電極のうち個別の電極53と向かい合う各部分を分断する分断部51tを備えていない(図5~図7参照)。
図16は、比較例の液体吐出ヘッド26CPにおける個別の電極53と、各圧電素子38の共通の第3電極51CPと、各圧電素子38に対応する圧力室Chとを示す平面図である。図16は、図12と同様、個別の電極53と共通の第3電極51CPと各圧力室Chとの関係を示すための図であり、各構成の実際の寸法および形状を反映するものではない。
図15と図19を比較するとわかるように、比較例では、電極531のみがONされたときと、複数の個別の電極53すべてがONされたときとでは、電位差のずれΔVpは異なるものとなる。よって、電極531のみがONされたときと、複数の個別電極53すべてがONされたときで、電極531に対応するノズルから吐出されるインクの吐出特性(吐出量や吐出速度など)に違いが生じてしまう。
第2実施形態の液体吐出ヘッド26bにおいては、第3電極51bの形状が、第1実施形態の液体吐出ヘッド26の第3電極とは異なる。第2実施形態の液体吐出ヘッド26bの他の点は、第1実施形態の液体吐出ヘッド26と同じである。
(1)第3電極の変形例1:
図25は、第3電極の変形例1における圧力室基板34と、振動板36と、圧電素子38と、の構造を模式的に示す断面図である。第3電極の変形例1の液体吐出ヘッド26cにおいては、分断部51tcの構成が、第1実施形態の分断部51tとは異なる。第3電極の変形例1の他の点は、第1実施形態と同じである。
図26は、第3電極の変形例2における圧力室基板34と、振動板36と、圧電素子38と、の構造を模式的に示す断面図である。第3電極の変形例2の液体吐出ヘッド26dにおいては、分断部51tdの構成が、第1実施形態の分断部51tとは異なる。第3電極の変形例2の他の点は、第1実施形態と同じである。
図27は、第3電極の変形例3における圧力室基板34と、振動板36と、圧電素子38と、の構造を模式的に示す断面図である。第3電極の変形例3の液体吐出ヘッド26eにおいては、分断部51teの構成が、第1実施形態の分断部51tとは異なる。第3電極の変形例3の他の点は、第1実施形態と同じである。
図28は、第3電極の変形例4における圧力室基板34と、振動板36と、圧電素子38と、の構造を模式的に示す断面図である。第3電極の変形例4の液体吐出ヘッド26fにおいては、分断部51tfの構成が、第1実施形態の分断部51tとは異なる。第3電極の変形例4の他の点は、第1実施形態と同じである。
D1.他の形態1:
(1)上記第1実施形態においては、第3電極51は、第1部分511と、第2部分512と、第3部分513と、第4部分514と、第5部分515と、を有する(図5参照)。しかし、第3電極51は、第1部分511と第4部分514との間に、他の構成を有していてもよい。第3電極51は、第4部分514と第3部分513との間に、他の構成を有していてもよい。第3電極51は、第2部分512と第5部分515との間に、他の構成を有していてもよい。第3電極51は、第5部分515と第3部分513との間に、他の構成を有していてもよい。
上記実施形態においては、第2方向は第1方向と直交している。しかし、第2方向は、第1方向と90度以外の角度で交差している方向であってもよい。
上記第1実施形態においては、第3電極51は、第1部分511と、第2部分512と、第3部分513と、第4部分514と、第5部分515と、を有する(図5参照)。しかし、第3電極51は、第1部分511と、第2部分512と、第3部分513と、を有し、第4部分514と、第5部分515と、を有さない態様とすることもできる。
上記第1実施形態においては、第1圧力室Ch1からみたとき、第1電極531、第1圧電体521、および第3電極51は、第1圧力室Ch1に近い方から第1電極531、第1圧電体521、第3電極51の順に設けられている(図5参照)。第2圧力室Ch2からみたとき、第2電極532、第2圧電体522、および第3電極51は、第2圧力室Ch2に近い方から第2電極532、第2圧電体522、第3電極51の順に設けられている(図5参照)。
上記第1実施形態においては、第3電極51は、第1圧電体521を覆い、かつ、第2圧電体522を覆っている(図5参照)。しかし、第3電極は、第3電極の変形例2,3に示すように、圧電体の一部を覆わない態様とすることもできる(図26、図27参照)。
上記第1実施形態においては、第3電極51は、単一の部材によって構成されている(図5参照)。第3電極51は、たとえば、Z方向について複数の層を有するなど、複数の素材いで構成することができる。
上記第1実施形態においては、第1電極531に対しては、駆動IC26Dから、インクの吐出量に応じて異なる駆動信号が供給される(図4の圧電素子38の左側参照)。第2電極532に対しても、駆動IC26Dから、インクの吐出量に応じて異なる駆動信号を供給される。しかし、個別の電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路は、個別の電極ごとに設けられている態様に限られない。たとえば、個別の電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路は、一つのIC(Integrated Circuit)で構成されてもよい。また、個別の電極に駆動信号を供給する駆動信号供給回路は、インクの吐出量によらず電圧が変化しない保持信号を供給する保持信号供給回路や他の回路とともに一つのICで構成されてもよい。
上記第2実施形態においては、駆動IC26Dは、第1電極531および第2電極532を含む各電極53に対して、第2方向D2の側から接続されている(図21参照)。これに対して、電圧生成回路23は、第3電極51bに対して、第2方向D2とは逆の側から接続されている。しかし、駆動IC26Dと電圧生成回路23は、電極に対して同じ側から接続されていてもよい。
上記第2実施形態においては、第3電極51bの第3部分513bにおける第2方向D2の側の端部は、第1部分511bにおける第2方向D2の側の端部および第2部分512bにおける第2方向D2の側の端部よりも、第2方向D2とは逆の側に位置する(図21参照)。
上記第1実施形態においては、第3幅W3は、第1幅W1および第2幅W2の1/10である(図5参照)。しかし、第3幅W3の第1幅W1および第2幅W2に対する比は、5%、15%、20%、25%など、他の値であってもよい。ただし、第3幅W3の第1幅W1および第2幅W2に対する比は、1/2より小さいことが好ましい。
上記第1実施形態においては、第1部分511の第2方向D2についての抵抗値は、第1圧電体521の抗電界から35V/1μsecの電圧勾配にて駆動させたときの最大電流の逆数に対して、1/20以上である。第2部分512の第2方向D2についての抵抗値が、第2圧電体522の抗電界から35V/1μsecの電圧勾配にて駆動させたときの最大電流の逆数に対して1/20以上である。しかし、本開示の技術は、他の態様に適用した場合にも有効である。
上記第3電極の変形例1の液体吐出ヘッド26cは、第3電極51cを貫通して振動板36に至る凹部の形態で、分断部51tcを備えている(図25参照)。そして、振動板36のうち分断部51tcが設けられている部位の厚みTtは、振動板36のうち分断部51tcが設けられていない部位の厚みTpの70%である。
上記第3電極の変形例4においては、第3部分513の第2方向D2における幅Wtは、第1圧力室Ch1と第2圧力室Ch2とを含む各圧力室Chを区画する壁部の第2方向D2における幅Wbよりも大きい(図28参照)。しかし、第3電極の変形例1に示すように、第3部分513の第2方向D2における幅は、第1圧力室Ch1と第2圧力室Ch2とを含む各圧力室Chを区画する壁部の第2方向D2における幅よりも小さくすることもできる(図25参照)。
上記実施形態においては、液体吐出ヘッド26と、液体吐出ヘッド26からの吐出動作を制御する制御部21と、を有する、液体吐出装置100について説明した。しかし、本開示の技術は、これに限らず、たとえば、制御部を備えず、ネットワークを介して制御信号を受信する液体吐出装置として実現することもできる。
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
このような態様においては、第3電極は、第1圧電体と第2圧電体の間の第3部分において、第1部分および第2部分よりも、第2方向について幅が狭く設けられている。このため、第1電極に第3電極とは異なる電位が付与され、第2電極がOFFされているときにおいて、第3電極の第1部分の電位は、第1方向よりも第2方向から付与されることとなる。また、第1電極と第2電極の両方に第3電極とは異なる電位が付与されているときにおいても、第3電極の第1部分の電位は、第1方向よりも第2方向から付与されることとなる。よって、第3部分の幅が第1部分および第2部分の幅と等しい態様に比べて、第1電極に第3電極とは異なる電位が付与され、第2電極がOFFされているときと、第1電極と第2電極に第3電極とは異なる電位が付与されているときとにおける、第2方向に沿った位置ごとの第3電極の第1部分と第1電極との電位の違いを、小さくすることができる。
同様に、第3部分の幅が第1部分および第2部分の幅と等しい態様に比べて、第2電極に第3電極とは異なる電位が付与され、第1電極がOFFされているときと、第1電極と第2電極に第3電極とは異なる電位が付与されているときとにおける、第2方向に沿った位置ごとの第3電極の第2部分と第2電極との電位の違いを、小さくすることができる。
Claims (12)
- 液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
第1圧電体と、
前記第1圧電体と第1方向に異なる位置に配されている第2圧電体と、
前記第1圧電体と電気的に接続し、前記第2圧電体と電気的に接続しない第1電極と、
前記第2圧電体と電気的に接続し、前記第1圧電体と電気的に接続しない第2電極と、
前記第1圧電体と前記第2圧電体の両方に電気的に接続する第3電極と、
液体を収容し、前記第1圧電体の歪みによって液体に圧力が付与されるように構成されている第1圧力室と、液体を収容し、前記第2圧電体の歪みによって液体に圧力が付与されるように構成されている第2圧力室と、が設けられた圧力室基板と、を有し、
前記第1電極、前記第1圧電体、および前記第3電極は、前記第1圧力室からみたとき、前記第1圧力室に近い方から前記第1電極、前記第1圧電体、前記第3電極の順に設けられており、
前記第2電極、前記第2圧電体、および前記第3電極は、前記第2圧力室からみたとき、前記第2圧力室に近い方から前記第2電極、前記第2圧電体、前記第3電極の順に設けられており、
前記第3電極のうち前記第1圧電体に対応する位置に配されている第1部分において、前記第1方向と交差する第2方向における幅は、第1幅であり、
前記第3電極のうち前記第2圧電体に対応する位置に配されている第2部分において、前記第2方向における幅は、第2幅であり、
前記第3電極のうち前記第1圧電体と前記第2圧電体の前記第1方向における間に配されている第3部分において、前記第2方向における幅は、前記第1幅と前記第2幅よりも小さい第3幅であり、
前記第3電極のうち、前記第1圧電体と前記第2圧電体の前記第1方向における間であって、前記第3部分よりも前記第1方向において前記第1圧電体側に配されている第4部分において、前記第2方向における幅は、前記第3幅よりも大きい第4幅であり、
前記第3電極のうち、前記第1圧電体と前記第2圧電体の前記第1方向における間であって、前記第3部分よりも前記第1方向において前記第2圧電体側に配されている第5部分において、前記第2方向における幅は、前記第3幅よりも大きい第5幅である、液体吐出ヘッド。 - 請求項1記載の液体吐出ヘッドであって、
前記第3電極は、前記第1圧電体を覆い、かつ、前記第2圧電体を覆っている、液体吐出ヘッド。 - 請求項1から2のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドであって、
前記第3電極は、単一の部材によって構成されている、液体吐出ヘッド。 - 液体吐出装置であって、
液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
第1圧電体と、
前記第1圧電体と第1方向に異なる位置に配されている第2圧電体と、
前記第1圧電体と電気的に接続し、前記第2圧電体と電気的に接続しない第1電極と、
前記第2圧電体と電気的に接続し、前記第1圧電体と電気的に接続しない第2電極と、
前記第1圧電体と前記第2圧電体の両方に電気的に接続する第3電極と、を有し、
前記第3電極のうち前記第1圧電体に対応する位置に配されている第1部分において、前記第1方向と交差する第2方向における幅は、第1幅であり、
前記第3電極のうち前記第2圧電体に対応する位置に配されている第2部分において、前記第2方向における幅は、第2幅であり、
前記第3電極のうち前記第1圧電体と前記第2圧電体の前記第1方向における間に配されている第3部分において、前記第2方向における幅は、前記第1幅と前記第2幅よりも小さい第3幅である、液体吐出ヘッドと、
前記第1電極に対して、液体の吐出量に応じて異なる駆動信号を供給することができ、前記第2電極に対して、液体の吐出量に応じて異なる駆動信号を供給することができる、駆動信号供給回路と、
前記第3電極に対し、液体の吐出量によらず電圧が変化しない保持信号を供給する保持信号供給回路と、を有し、
前記駆動信号供給回路は、前記第1電極および前記第2電極に対して、前記第2方向における一方の側から接続されており、
前記保持信号供給回路は、前記第3電極に対して、前記第2方向における他方の側から接続されている、液体吐出装置。 - 請求項4記載の液体吐出装置であって、
前記第3電極の前記第3部分における前記一方の側の端部は、
前記第1部分における前記一方の側の端部よりも前記他方の側にあり、
前記第2部分における前記一方の側の端部よりも前記他方の側にある、液体吐出装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドであって、
前記第3幅は、前記第1幅の1/2より小さく、かつ、前記第2幅の1/2より小さい、液体吐出ヘッド。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドであって、
前記第1部分の前記第2方向についての抵抗値が、前記第1圧電体の抗電界から35V/1μsecの電圧勾配にて駆動させたときの最大電流の逆数に対して1/20以上であり、
前記第2部分の前記第2方向についての抵抗値が、前記第2圧電体の抗電界から35V/1μsecの電圧勾配にて駆動させたときの最大電流の逆数に対して1/20以上である、液体吐出ヘッド。 - 請求項1から3、ならびに請求項6および7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドであって、
前記第1圧電体および前記第2圧電体は、前記第1圧電体の歪みおよび前記第2圧電体の歪みによって変形される一つの振動板の上に設けられており、
前記第3電極は、前記第1圧電体および前記第2圧電体、ならびに前記第1圧電体および前記第2圧電体が設けられている前記振動板の面の一部を覆っており、
前記液体吐出ヘッドは、前記第3電極を貫通して前記振動板に至る凹部を備えており、
前記振動板のうち前記凹部が設けられている部位の厚みは、前記振動板のうち前記凹部が設けられていない部位の厚みの1/2以上である、液体吐出ヘッド。 - 請求項1記載の液体吐出ヘッドであって、さらに、
液体を収容し、前記第1圧電体の歪みによって液体に圧力が付与されるように構成されている第1圧力室と、液体を収容し、前記第2圧電体の歪みによって液体に圧力が付与されるように構成されている第2圧力室と、が設けられた圧力室基板を備え、
前記第3部分において、前記第1方向における幅は、前記第1圧力室と前記第2圧力室とを区画する構造の前記第1方向における幅よりも大きい、液体吐出ヘッド。 - 液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
第1圧電体と、
前記第1圧電体と第1方向に異なる位置に配されている第2圧電体と、
前記第1圧電体と電気的に接続し、前記第2圧電体と電気的に接続しない第1電極と、
前記第2圧電体と電気的に接続し、前記第1圧電体と電気的に接続しない第2電極と、
前記第1圧電体と前記第2圧電体の両方に電気的に接続する第3電極と、を有し、
前記第3電極のうち前記第1圧電体に対応する位置に配されている第1部分において、前記第1方向と交差する第2方向における幅は、第1幅であり、
前記第3電極のうち前記第2圧電体に対応する位置に配されている第2部分において、前記第2方向における幅は、第2幅であり、
前記第3電極のうち前記第1圧電体と前記第2圧電体の前記第1方向における間に配されている第3部分において、前記第2方向における幅は、前記第1幅と前記第2幅よりも小さい第3幅であり、
前記第1圧電体および前記第2圧電体は、前記第1圧電体の歪みおよび前記第2圧電体の歪みによって変形される一つの振動板の上に設けられており、
前記第3電極は、前記第1圧電体および前記第2圧電体、ならびに前記第1圧電体および前記第2圧電体が設けられている前記振動板の面の一部を覆っており、
前記液体吐出ヘッドは、前記第3電極を貫通して前記振動板に至る凹部を備えており、
前記振動板のうち前記凹部が設けられている部位の厚みは、前記振動板のうち前記凹部が設けられていない部位の厚みの1/2以上である、液体吐出ヘッド。 - 液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
第1圧電体と、
前記第1圧電体と第1方向に異なる位置に配されている第2圧電体と、
前記第1圧電体と電気的に接続し、前記第2圧電体と電気的に接続しない第1電極と、
前記第2圧電体と電気的に接続し、前記第1圧電体と電気的に接続しない第2電極と、
前記第1圧電体と前記第2圧電体の両方に電気的に接続する第3電極と、
液体を収容し、前記第1圧電体の歪みによって液体に圧力が付与されるように構成されている第1圧力室と、液体を収容し、前記第2圧電体の歪みによって液体に圧力が付与されるように構成されている第2圧力室と、が設けられた圧力室基板と、を有し、
前記第3電極のうち前記第1圧電体に対応する位置に配されている第1部分において、前記第1方向と交差する第2方向における幅は、第1幅であり、
前記第3電極のうち前記第2圧電体に対応する位置に配されている第2部分において、前記第2方向における幅は、第2幅であり、
前記第3電極のうち前記第1圧電体と前記第2圧電体の前記第1方向における間に配されている第3部分において、前記第2方向における幅は、前記第1幅と前記第2幅よりも小さい第3幅であり、
前記第3部分において、前記第1方向における幅は、前記第1圧力室と前記第2圧力室とを区画する構造の前記第1方向における幅よりも大きい、液体吐出ヘッド。 - 請求項1から3、ならびに請求項6から11のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドからの吐出動作を制御する制御部と、を有する、液体吐出装置。
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